Porzellanfliesen (Feinsteinzeug): Rezeptur- und Produktivitätsoptimierung
Projektumfang: Vollständige Nassroute (Mahlen, Sprühtrocknung, Lagerung, Pressen, Trocknen, Brennen) mit gekoppelten Zielen für Qualität, Produktivität, Energie, Kosten und CO2.
Wie Dyssol eingesetzt wurde: Unit-Modelle wurden mit Labor- und Industriedaten kalibriert und mit Optimierungsworkflows (inkl. Dyssol-MATLAB-Kopplung) verbunden. Spätere Arbeiten erweiterten die Optimierung von Betriebsparametern auf Rohstoffzusammensetzungsfenster, weil Rohstoffschwankungen das Brennverhalten und die Zielqualität verschieben.
Wie Dyssol geholfen hat: Durch die gemeinsame Bewertung von Rezeptur- und Betriebsparametern im dynamischen Gesamtflowsheet konnten belastbare Betriebsfenster identifiziert werden, die Brennstoffbedarf und Emissionen senken und gleichzeitig Qualitätsgrenzen (z. B. Porosität/Wasseraufnahme) einhalten. Berichtet wird unter ausgewählten Bedingungen eine Reduktion des Brennstoffbedarfs von bis zu 30,2% pro Tonne gebranntem Feinsteinzeug.
Praxisfazit: Ein gekoppeltes Flowsheet ist besonders sinnvoll, wenn Rezeptur, Mahlung und Ofenbetrieb gemeinsam gegen Qualitäts- und Energieziele bewertet werden sollen.
Quellen: 10.1111/jace.19581, 10.3390/machines11020137, 10.1016/j.ceramint.2023.01.056, 10.1016/j.cirpj.2021.04.011
Mechanisches Recycling von Li-Ionen-Batterieströmen
Projektumfang: Mechanische Prozesskette mit Schneidmühle und Zick-Zack-Sichter für sekundäre Batteriematerialien unter transienten Zulaufschwankungen.
Wie Dyssol eingesetzt wurde: Modelle für Zerkleinerung und Klassierung wurden in einem dynamischen Gesamtflowsheet gekoppelt, sodass Massenstrom- und PSD-Transienten aus der Mühle direkt in die Trennleistung übertragen wurden.
Wie Dyssol geholfen hat: Durch die direkte Weitergabe von Mühlentransienten in das Sichtermodell wurde der Ursache-Wirkungs-Zusammenhang klar: Steigender Zulaufmassenstrom verbreitert die Trennkurve und reduziert die Trennschärfe, was Reinheit und Rückgewinnung unmittelbar verschiebt.
Praxisfazit: Transienten im Zulauf sollten explizit modelliert werden, weil Trenneffizienz sowie Reinheits- und Rückgewinnungswerte unter Nicht-Stationarität deutlich variieren können.
Quelle: 10.1002/cite.202200156
Zeolithproduktion mit datengetriebenen Surrogaten
Projektumfang: Industrielle, durchgängige Katalysator-Prozesskette mit Synthese, Dekanter-Wäsche/Konzentration, Sprühtrocknung und zweistufiger Drehrohrofen-Kalzinierung.
Wie Dyssol eingesetzt wurde: DEM-informierte ANN-Surrogate und Populationsbilanzansätze wurden in die Synthese integriert und mit nachgeschalteten dynamischen Unit-Modellen in einem gemeinsamen Flowsheet gekoppelt.
Wie Dyssol geholfen hat: Durch die Kopplung von Surrogat-Synthesemodellen mit dynamischen Downstream-Units in einem Flowsheet konnten schnelle und langsame Dynamiken gemeinsam bewertet und mehrdimensionale Feststoffeigenschaften entlang der gesamten Kette verfolgt werden.
Praxisfazit: Surrogat-gestützte Flowsheet-Simulation ist hilfreich, wenn hohe Synthese-Modelltreue benötigt wird, aber trotzdem schnelle Szenarienvergleiche auf Prozessebene nötig sind.
Quelle: MDPI Processes 2022 (2227-9717/10/10/2140)
Vibrierende Wirbelschichttrocknung: dynamische Feuchteführung
Projektumfang: Kontinuierliche Trocknung über verschiedene Geometrien und Partikelklassen (Geldart A/B/D) mit Berücksichtigung von Vibrationseinflüssen.
Wie Dyssol eingesetzt wurde: Gekoppelte Hydrodynamik- und Trocknungskinetikmodelle mit verteilten Partikeleigenschaften wurden implementiert und gegen breite experimentelle Parametersätze validiert.
Wie Dyssol geholfen hat: Weil das gekoppelte Trocknungsmodell über breite experimentelle Datensätze validiert wurde, konnte es für schnelle Betriebsfenstervergleiche genutzt werden, bei berichteten Feuchteabweichungen unter 14% in zentralen Fällen und niedrigen Temperaturabweichungen bei praktikablen Rechenzeiten (typisch 1-3 min auf Standard-PC).
Praxisfazit: Der Ansatz eignet sich für schnelle Vergleiche von Betriebsfenstern über Materialien, Geometrien und Vibrationseinstellungen hinweg.
Quelle: 10.3390/pr9010052
Halbkontinuierliche Präzipitation (Fällung): Einfluss von Durchmischung und Dynamik
Projektumfang: Halbkontinuierliche Präzipitation schwerlöslicher Salze mit qualitätskritischer Abhängigkeit von lokaler Durchmischung, Übersättigung und Zulaufstrategie.
Wie Dyssol eingesetzt wurde: Dynamische Präzipitationsmodelle wurden als Unit-Operationen in Flowsheetstudien eingesetzt, um Betriebs- und Mischstrategien systematisch zu vergleichen.
Wie Dyssol geholfen hat: Durch die explizite Simulation dynamischer Zulauf- und Mischstrategien konnten Zielkonflikte zwischen Produktqualität und stabiler Fahrweise quantifiziert und geeignete Betriebsfenster eingegrenzt werden.
Praxisfazit: Bei mischungssensitiver Präzipitation sollten zeitvariable Zulauf- und Rührstrategien direkt untersucht werden, statt nur stationäre Nominalfälle anzusetzen.
Quellen: 10.1016/j.compchemeng.2020.106818, KIT 1000076187
Chemical Looping Combustion mit gekoppelten Reaktoren
Projektumfang: Pilotmaßstäbliche CLC-Anlage mit stark gekoppelten Wirbelschichtreaktoren, Zyklon, Loop-Seals und zirkulierendem Sauerstoffträger.
Wie Dyssol eingesetzt wurde: Dynamische Flowsheetmodelle für Reaktorhydrodynamik und Gas/Feststoff-Kopplung wurden aufgebaut und gegen Pilotdaten inklusive Lastwechseln validiert.
Wie Dyssol geholfen hat: Durch die Reproduktion beobachteter Transienten in Bettmassen, Feststoffzirkulation sowie Druck-/Gasverläufen wurde ein zentraler Systemeffekt sichtbar: Bei Methan-CLC verschiebt sich die charakteristische Reaktionszeit mit Redox-Effekten von etwa ~30 s auf mehrere hundert Sekunden, das transiente Verhalten ist also deutlich träger.
Praxisfazit: Für belastbare Lastwechselstudien in gekoppelten Reaktornetzwerken sollten Hydrodynamik und Redoxzustände im selben dynamischen Modell abgebildet werden.
Quellen: 10.1016/j.ijggc.2018.03.004, 10.1016/j.powtec.2016.12.022
